Ligheder af solcelle og fotosyntese

Både solceller og planter høster energi fra sollys. Fotovoltaiske solceller indsamler sollys og ændrer det til elektricitet. Planteblade samler sollys og konverterer det til lagret kemisk energi. Både solceller og planter gør det samme arbejde, men de gør det på forskellige måder. Der er dog ligheder mellem de to tilgange. En type solcelle er endda designet til at ligne fotosyntese som muligt.

Energi fra lys

Energien i sollys kommer som små pakker kaldet fotoner. Fotoner bærer hver en lille smule energi. Energien i et blåt foton er højere end energien af ​​et rødt foton. Det er vigtigt, fordi både solceller og planter kun kan absorbere sollys, hvis energien er helt korrekt. Når et materiale absorberer sollys, overfører fotoner i lyset deres energi til elektroner i materialet. Elektroner kan kun absorbere energi i et snævert område, så en given elektron kan kun acceptere energi fra fotoner af specifikke farver i lysspektret.

Den rigtige fotonergi

Både solceller og fotosyntetiske planter er indstillet til at absorbere fotoner. I fotosyntese har evolution produceret chlorophyll, et molekyle, som vil absorbere det lyseste sollys. Til solceller har ingeniører designet krystaller, hvor elektronerne kun kan bruge den mængde energi, der er indeholdt i sollysfotoner. I begge tilfælde absorberes fotoner af elektroner, som optager den ekstra energi. En elektron med ekstra energi kaldes en spændt elektron eller en elektron i en ophidset tilstand.

Håndtering Spændte elektroner

Både plante- og solceller skal håndtere spændte elektroner hurtigt, inden de giver op energi og gå tilbage, hvor de var før de absorberede deres fotoner. Ved fotosyntese løses problemet ved at flytte elektronen fra et molekyle til et andet, indtil det afregnes i et molekyle, der kan opbevare energi i lang tid. I fotovoltaik er de spændte elektroner whisked ud i et kredsløb, hvor de enten kører noget med det samme eller dirigeres til et batteri til opbevaring.

Farvefølsomme celler

Der er en ikke-standard type af fotovoltaisk celle, der forsøger at kopiere den måde, fotosyntese virker på. I stedet for at flytte en elektron så hurtigt som muligt gennem en krystal af identiske atomer absorberer den farvesensibiliserede solcelle energi i et farvestofmolekyle, og overfører den spændte elektron til et andet materiale, der ligger ved siden af ​​farvestofmolekylet. Det holder elektronen i stand til at miste sin energi ubrugeligt. Når den er forbundet til et kredsløb, gør elektronen sin vej gennem det andet materiale uden for meget fare for at miste sin energi